¿Te has preguntado alguna vez cómo funcionan los motores de los aviones? La APU, también conocida como Unidad de Potencia Auxiliar, es un componente esencial que cumple con cuatro roles diferentes y vitales para la operación de un avión. Si quieres saber más sobre este importante motor aéreo, ¡sigue leyendo! En este artículo te explicaremos todo lo que necesitas saber sobre la APU y sus múltiples funciones.
¿Le sorprendería saber que la mayoría bimotor aviones a reacción en realidad tienen tres motores? ¡Sí, es verdad! Ocasionalmente puede escuchar a los pilotos haciendo referencia a la ‘APU’. ¿Qué es? Está a punto de descubrirlo mientras le explicamos dónde puede encontrar este motor, qué hace y por qué es tan importante.
¿Qué es un motor APU?
APU significa ‘unidad de potencia auxiliar’. Es un motor pequeño, a menudo montado en la cola, que proporciona energía eléctrica y aire comprimido en tierra y ocasionalmente en vuelo. A diferencia de los motores a reacción normales, no se utiliza para proporcionar empuje. Por lo tanto, se considera ‘auxiliar’.
Si bien un motor que no produce empuje puede parecer un poco contradictorio, la APU proporciona varias funciones muy valiosas.
De hecho…
Sin una APU, sería una verdadera lucha para la mayoría de los aviones comerciales despegar rápida y fácilmente.
Siga leyendo para descubrir cómo funciona y qué hace.
¿Cómo funciona una APU?
Una APU es normalmente un motor de turbina de gas (aunque también están entrando en el mercado versiones accionadas por pistón). Funciona exactamente de la misma manera que un motor a reacción convencional.
Principalmente…
Aspira aire, lo comprime, lo mezcla con combustible y lo enciende para producir un gas de escape comprimido caliente.
El ciclo se ve así: –
- El aire se aspira a través de una turbina (un término de aviación elegante para un ventilador grande)
- El aire se lleva a descansar contra paletas de estator fijas, donde se comprime
- El vapor de combustible se agrega al aire comprimido.
- El aire se enciende, donde aumenta la temperatura y se expande rápidamente, creando mucha energía.
Un motor a reacción convencional expulsará este gas caliente por una boquilla para generar empuje.
Una APU no hace esto.
En cambio, el gas de escape caliente se dirige a otra turbina en la parte trasera de la APU. Esto está conectado a la turbina delantera, lo que hace que la turbina delantera o de primera etapa gire más rápido. Esto, a su vez, atrae más aire, continuando el ciclo.
Si alguna vez ha estado caminando cerca de un avión de pasajeros, a menudo puede escuchar un «chirrido» distintivo, aunque los motores principales parezcan estar detenidos.
Hay una buena posibilidad de que lo que en realidad estás escuchando es la APU. Es un pequeño motor a reacción que crea un silbido muy agudo.
¡Esperar!
Vamos a todo este esfuerzo para crear cero ¿empujones?
Correcto. La APU no se usa para proporcionar propulsión hacia adelante a la aeronave. En cambio, los aviones usan la eficiencia de alta potencia de la APU para otras cosas.
¿Como?
Bien…
¿Para qué se utiliza la APU en aviación?
La APU normalmente tiene tres funciones principales en aviones comerciales de pasajeros. Se utiliza principalmente para arrancar los motores, proporcionar aire acondicionado a la cabina y generar energía eléctrica. En realidad, desempeña bastantes funciones vitales para un motor tan pequeño.
Esto es lo que necesita saber.
Las salidas de la APU: –
Purgar aire
Usado para: –
- Arranque del motor
- Aire acondicionado
Mientras que parte del aire empujado a través de una APU sale por el escape trasero. No se desperdicia.
La verdad es que los motores a reacción (incluso los más pequeños como la APU) pueden comprimir aire a presiones realmente altas. Antes de ser expulsado o utilizado en otro lugar, este aire comprimido se extrae.
En aviación, hay un término específico para el aire del motor que se ‘sangra’ del compresor.
Como era de esperar, se le conoce como ‘sangrar aire. (Un toque poco imaginativo, lo sabemos).
La presión de este aire normalmente está regulada por una válvula móvil conocida como «válvula de purga». Como resultado, la presión del aire de purga se puede ajustar para que sea la presión perfecta para sus usuarios finales.
¿Y estan?
¡Los motores!
Los motores a reacción necesitan un suministro constante de aire a alta presión en sus últimas etapas para seguir girando y funcionando. Al volar por el aire, son autosuficientes. Los gases de escape calientes y el alto flujo de aire son suficientes.
Sin embargo, cuando el avión está frío al comienzo del día, no tiene ninguna de estas cosas.
¡Aquí es donde entra la APU!
El aire caliente a alta presión se purga del compresor de la APU y se alimenta a una etapa intermedia dentro de los motores principales. Esto hace que el motor principal gire. Este aire sangrado también se combina con combustible antes de encenderse en el núcleo de un motor a reacción.
Una vez que los motores están funcionando, el aire sangrado de la APU se aísla de los motores principales. Dejándolos funcionar de forma independiente.
Y hay más…
La APU también se utiliza para proporcionar aire acondicionado.
Obviamente, no queremos que el aire caliente del motor a alta presión ingrese a la cabina. Entonces, el aire pasa a través de una serie de turbinas e intercambiadores de calor. Más comúnmente conocidos como ‘packs’ de aire acondicionado.
Las turbinas en los paquetes hacen que el aire comprimido de la APU «trabaje». Este trabajo hace que el aire se enfríe rápidamente. Luego se alimenta a un conducto (un término técnico de aviación para ‘tubería grande’), donde se mezcla con el aire ambiente de la cabina antes de circular por la cabina.
Sin embargo, no termina ahí. La APU también tiene otro uso…
Electricidad
Solía hacerlo: –
- Instrumentos de aviones de potencia
- Proporcionar iluminación interior de aeronaves.
- Alimentar las Radios y equipos de navegación
- Garantizar el suministro de energía a las computadoras de control de vuelo de la aeronave.
- Suministro de energía a las Unidades de Control del Motor (también llamadas FADEC)
Los aviones modernos pueden funcionar con combustibles fósiles, pero funcionan electrónicamente. Dentro de la mayoría de los aviones a reacción de hoy en día, encontrará bancos de computadoras y tableros de circuitos que se utilizan para alimentar una gran variedad de equipos a bordo. Estas computadoras inteligentes se basan en una cosa proporcionada por la APU.
Electricidad.
El eje de transmisión principal de la APU gira extremadamente rápido (después de todo, es un motor a reacción).
A través de una serie de cajas de cambios complejas y accionamientos accesorios, este movimiento se puede usar para hacer girar un generador, ¡proporcionando energía eléctrica a todo el avión!
Normalmente, cuando aborda un avión comercial, la APU le proporcionará aire fresco para respirar y la luz con la que los asistentes de cabina verifican su tarjeta de embarque.
Limpio, ¿verdad?
Los motores principales normalmente proporcionan estas funciones cuando la aeronave está en el aire.
Esto nos lleva a la forma final en que se utiliza la APU…
Copia de seguridad y redundancia del motor
Las fallas del motor son una en realidad ocurrencia rara en la aviación. Sin embargo, ocurren ocasionalmente.
La buena noticia es que los diseñadores y fabricantes han incorporado un alto grado de redundancia en las aeronaves de la aviación moderna.
¿Qué significa «redundancia»?
Sencillamente, la mayoría de los sistemas de la aeronave tendrá una copia de seguridad confiable. Cuando se trata de servicios vitales, los fabricantes de aviones no se arriesgan. Esto es particularmente cierto cuando se habla de aire respirable y energía eléctrica.
La APU puede suministrar aire sangrado a la cabina y energía eléctrica en caso de falla a bordo. De hecho, es tan poderoso que el ¡El generador APU puede igualar fácilmente la salida de los generadores del motor principal!
¿Cuánto combustible usa la APU?
Ahora.
Podrías pensar que la APU usa mucho combustible con todo este importante trabajo.
Este no es el caso.
Mientras que un motor a reacción normal puede quemar entre 2000 y 4000 libras de combustible cada hora, una APU usa una fracción de esa cantidad. En un avión típico (como el Airbus A320), ¡Usará apenas 440 libras por hora!
¡En realidad es un sistema realmente eficiente!
¿Funciona la APU durante el vuelo?
Como regla general, la APU no se usa regularmente durante el vuelo. Recuerde, la APU proporciona aire de purga y energía eléctrica. No proporciona empuje. En vuelo, los motores principales proporcionan empuje y estos otros servicios.
¿La línea de fondo?
No tiene mucho sentido quemar combustible extra para hacer funcionar una APU cuando tienes dos (o más) motores que ya prestan esos servicios.
También.
Los motores principales tienen enorme ventiladores orientados hacia adelante, lo que les permite aprovechar al máximo el aire ram de alta presión causado por el movimiento hacia adelante del avión. Por el contrario, la APU tiene un diminuto aleta de entrada que permite que el aire llegue a su turbina de primera etapa. Como resultado, las altitudes a las que la APU puede iniciarse y funcionar con éxito pueden ser limitadas.
Sin embargo, como con la mayoría de las cosas relacionadas con la aviación, hay excepciones a las reglas.
Si un avión es pesado u opera en ambientes calientes y altos, los motores principales necesitarán toda la ayuda que puedan obtener. Tocando incluso un pequeño sangrar el aire de ellos puede dañar el rendimiento de despegue.
¡La APU puede venir al rescate! Los pilotos a menudo lo usarán para proporcionar energía eléctrica y aire acondicionado durante el despegue, lo que permite que la potencia del motor principal (y el aire) se dedique por completo a producir empuje de ascenso.
¿Qué sucede si la APU falla en vuelo?
En términos generales, la falla de la APU en vuelo no es un problema demasiado grande. Recuerda, es un auxiliar unidad de potencia, lo que significa que es excedente de las necesidades. Los motores principales normalmente proporcionan energía eléctrica y aire acondicionado, con la APU actuando como respaldo.
Puede pensar en ello como si le pincharan la rueda de repuesto mientras aún está en el maletero. Claro, pierde la opción de usarlo más adelante, pero no es un problema siempre que las ruedas principales se mantengan en buen estado. El mismo principio se aplica a los motores principales en vuelo y la APU.
¿Qué sucede si la APU falla en el suelo?
La falla de la APU en el suelo es una historia completamente diferente. Puede hacer que un vuelo se quede en tierra por completo. La APU se utiliza para arrancar el motor y generar energía eléctrica. antes los motores principales están en marcha. Puede hacer que la consecución de estos dos objetivos sea mucho más desafiante si se rompe.
Pero…
Las APU se descomponen en el suelo y hay una respuesta.
¿Recuerdas las cosas que proporciona la APU? Tanto aire comprimido como energía eléctrica. poder suministrarse a la aeronave desde fuentes externas. Sin embargo, los carros de aire en tierra y las unidades de potencia en tierra (GPU) suelen tener una gran demanda en los principales aeropuertos.
Por lo tanto, si la APU falla, esto puede implicar una larga espera en la pista hasta que los servicios terrestres estén disponibles.
Pensamientos finales
Además de proporcionar aire comprimido y energía eléctrica, en realidad la APU proporciona a los operadores de aeronaves algo más. Flexibilidad. La APU permite que las aeronaves arranquen y se enciendan por sí mismas independientemente de los servicios terrestres al ser una unidad a bordo autónoma. También actúa como una copia de seguridad útil para algunos servicios proporcionados por el motor principal.
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